Výroba ozubených kol obrábění tvarových (evolventních) ploch vícebřitým nástrojem patří k nejnáročnějším odvětvím strojírenské výroby speciální stroje, přesné nástroje Ozubená kola součásti pohybových ústrojí většiny strojů přesnost, trvanlivost, plynulý záběr, tichý chod čelní s přímými zuby se šikmými zuby s šípovým ozubením (přenos velkých Mk - Citroën) (trend: dvě kola se šikmými zuby proti sobě) kuželová s přímými zuby s šikmými zuby se zakřivenými zuby šneková kola a šneky roztečná kružnice
d = z.m
rozteč
P = π.m
hlavová kružnice
da = d + 2m = z.m + 2m = m.(z + 2)
patní kružnice
df = d – 2×1,25m = d–2,5m=z.m–2,5m=m.(z–2,5) (na dně mezery zubu kola vůle 0,25m)
základní kružnice
dn = d.cosα
α - úhel záběru (20°)
Postup výroby ozubeného kola 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
řezat polotovar pily rámové, kotoučové vrtat díru soustruh, vrtačka vyhrubovat díru (soustružit díru) vystružovat díru soustružit na hrubo (obvod, čela) soustružit na čisto kontrolovat (kruhovitost, rozměry) vyrobit ozubení (frézovat, obrážet,…) obrážet drážku v náboji (protahovat drážku) kalit brousit (díru, čelo kola, boky zubů) kontrolovat
1
Výroba čelních ozubených kol dělicím způsobem frézováním profily zubových mezer se vytvářejí tvarovou frézou postupně po vyfrézování zubové mezery se obrobek (kolo) upnutý v dělicím přístroji pootočí o jednu rozteč posuv – obrobek upnutý v sklíčidle dělicího přístroje tvarové frézy kotoučové (výkonnější) čepové – stopkové (i pro šípové ozubení) hrubovací frézy dokončovací frézy (přesný tvar evolventy) pro stejný modul se vyrábí sada fréz každá fréza slouží pro výrobu kol v určitém rozsahu počtu zubů (→nepřesnosti v tvaru zubu kola) šikmé zuby – natočení stolu frézky o úhel stoupání šroubovice zubu výhody: na univerzální frézce s dělicím přístrojem nevýhody: menší přesnost (IT 7,8), pro kusovou výrobu obtížné nastavení vzájemné polohy nástroje a obrobku obrážením vnější i vnitřní ozubení na svislé obrážečce s dělicím stolem obrobek se upíná do dělicího zařízení obrážecí nůž má tvar zubové mezery méně přesné, málo produktivní protahováním jen v hromadné výrobě (drahé nástroje) vnější ozubení protahovacím trnem, odstupňované zuby, kalibrovací zuby mají profil zubové mezery, po protažení jedné mezery se obrobek pootočí o rozteč pro větší moduly sada trnů kotoučovým protahovákem, zuby na obvodě protahováku se postupně zvětšují vnitřní ozubení – protahovacím trnem (celé kolo i jedním protažením) broušením dokončovací operace (po kalení, deformace po tep. zpracování) tvarové brousicí kotouče a) kotouč má tvar zubové mezery, brousí oba boky zubů současně (rychlé a nerovnoměrné opotřebení kotouče) b) kotouč brousí jen jeden bok zubu c) dva kotouče brousicí současně (každý na jiný bok zubu) broušení do plna – kola menších modulů, bez předchozího obrábění 2
Dělicí přístroj (k dělení obvodu na určitý počet roztečí) jednoduché přímé dělení (pro malý počet roztečí) kotouč – na obvodě 24 nebo 48 otvorů (drážek) pro zajištění západkou spolu s ním se otáčí vřeteno (sklíčidlo) dělicího přístroje umožní dělení obvodu na 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 dílů jednoduché nepřímé dělení (pro velký počet roztečí) klikou se pootáčí šnek (šnekový převod 1:40 →otočím jednou, obrobek se pootočí o 1/40) otáčky kliky nk = 40/z je na ni kolík, kterým se nastavuje rozteč na kotouči na kotouči otvory (díry) na několika roztečných kružnicích počty děr na roztečných kružnicích: 15,16,17,18,19,20,21,23,25,27,29,31,33,37,39,41,43,47,49 diferenciální dělení tam, kde nestačí nepřímé dělení
Výroba čelních ozubených kol odvalovacím způsobem frézováním nejčastější způsob výroby ozubených kol odvalovací frézy – válcové tvarové frézy (šneky s vyfrézovanými drážkami → jednotlivé zuby frézy) rychlořezná ocel, povlaky TiN zabírají s obráběným ozubeným kolem lichoběžníkový profil zubů → evolventa vznikne odvalem boku zubů frézy šroubovitý průběh zubů odvalovací frézka obrobek upnutý na stole, stůl se otáčí → otáčí se i kolo přisune se k fréze (aby se valivá kružnice kola odvalovala po valivé přímce hřebenu frézy) fréza
upnutá na trnu vřetene frézky natočená o úhel stoupání šroubovice β (pro přímé zuby kola) rotace: nfrézy = zkola , kolo se otočí 1× posuv: za jednu otáčku kola nesousledné frézování – posuv frézy shora dolů sousledné frézování – posuv frézy zdola nahoru vyšší řezné rychlosti, větší posuvy větší průměry fréz – větší přesnost, lepší kvalita, větší výkon větší moduly – na několik řezů pro záběr frézy s kolem platí: rozteč zubů P = π ⋅ m úhel záběru α = 20°
ω1 n1 z 2 = = ω2 n2 z1
ω − uhlová rychlost n − otáčky z − počet zubů
3
šikmé zuby: levý sklon zubů – fréza s levou šroubovicí (klidnější chod) pravý sklon zubů – fréza s pravou šroubovicí (klidnější chod) β – úhel stoupání šroubovice λ – úhel sklonu ozubení kola natočení frézy: λ – β opačné smysly natočení frézy: λ + β obrážením stroj odvalovací obrážečka obrobek upnutý na stole, otáčí se odskočí při zpětném pohybu nože (nástroj nedře o obrobek) kotoučový obrážecí nůž (v podstatě ozubené kolo) – systém Fellows pro vnější ozubení, pro vnitřní ozubení přímočarý vratný pohyb (hlavní) + rotace (pomalu) přísuv na plnou hloubku zubové mezery za 1/4 otáčky kola (kolo hotové za 1+1/4 otáčky, velké moduly – několik otáček kola) šikmé ozubení – šikmé zuby nože + zařízení pro šroubový pohyb smýkadla hřebenový obrážecí nůž • systém Maag: nůž – jen vratný řezný pohyb přímočarý obrobek – sdružený pohyb (rotace + přímočarý posuv) po obrobení několika zub. mezer se zastaví rotace stolu (i obrobku) stůl se pootočí o několik roztečí zpět + posune se zpět do výchozí polohy • systém Parkinson: nůž – sdružený pohyb (řezný vratný + přímočarý posuv) obrobek – jen rotace
Dokončovací operace broušení (pro přesná kalená kola) a) broušení odvalem v jedné zubové mezeře dva talířové kotouče (skloněné pod úhlem záběru, nebo postavené kolmo) – rotace ozubené kolo – odvalování (kmitání) + posuv ve směru osy dělicí přístroj – pootočení kola o jednu rozteč (po obroušení 1 mezery) b) broušení odvalem brousicího kotouče ve tvaru šneku obdoba odvalovacího frézování brousit lze vnější i vnitřní ozubení, přímé i šikmé ozubení velká ozub. kola (ø3,5m) – obrobek na stole, posuv vykonávají kotouče ševingování (pro měkká nezakalená kola), vnější i vnitřní ozubení nástroj: ševingovací kolo (poháněné) 4
přesný tvar zubů, drážky na bocích zubů = břity mimoběžné osy obou kol (5 až 15°) – klouzání b řitů po boku zubů – jemné třísky posuv obrobku - ve směru osy obrobku (po celé šířce ozubení) lapování (pro kalená kola, pro litinová kola) nástroj: lapovací kolo (poháněné) – nanesená lapovací pasta zaběhávání (= párování kol) kde se nedá brousit (kuželová kola se zakřivenými zuby) záběr dvou ozub. kol – osy kol se postupně přibližují – přívod oleje s brusivem odjehlení, zaoblení zubů na čele kola (pro lepší nasunutí kol na sebe)
Výroba ozubení šnekových kol a šneků Šneky jsou to v podstatě šrouby • soustružením obrobek (šnek) – rotace tvarový soustružnický nůž –
posuv natočený o úhel stoupání šroubovice šneky obecné, Archimedovy, evolventní (podle typu soukolí)
• frézováním a) kotoučovou frézou obrobek (šnek) – rotace (pomalu) fréza – rotace + posuv ve směru osy šneku nakloněná o úhel stoupání šroubovice b) čepovou frézou (kolmá na osu šneku) šneky globoidní c) odvalovací frézou • broušením dokončovací operace obdoba frézování kotoučovou frézou Šneková kola • frézováním odvalovací frézou a) radiální způsob – fréza má profil šneku, rotuje, přisouvá se radiálně ke kolu, kolo rotuje b) tangenciální způsob – fréza s kuželovým náběhem, rotuje, nastavená na celou hloubku zub. mezery, posouvá se tečně (ze strany) k roztečné kružnici šnek. kola, kolo rotuje 5
Výroba ozubení kuželových kol kuželové soukolí – osy kol jsou různoběžné přímé zuby boční přímky směřují do středu kužele bok zubu vzniká odvalem roviny po kuželové ploše → zuby se směrem k vrcholu kužele zužují!!! modul se směrem k vrcholu kužele zmenšuje!!! frézováním dělicím způsobem • tvarovou kotoučovou frézou nepřesné zuby, fréza má tvar pouze pro jeden modul a pro jeden počet zubů, polotovary pro odvalovací metody přesnější tvar zubu – nejdřív se frézuje střed zubové mezery, pak se kolo natočí a posune, frézuje se jeden bok mezery načisto, totéž se opakuje pro druhý bok • čepovou (stopkovou) tvarovou frézou pro větší moduly obrážením podle šablony po šabloně se pohybuje kladka, která ovládá mechanizmus s obráž. noži 2 nože – obrábění obou boků zubu najednou, obrábění jen špičkami nožů obrážení odvalovacím způsobem vyráběné kolo se odvaluje po rovině základního (plochého) kola (myšleného), nože představují boky zubů myšleného kola obrobek rotuje dva nože – upnuté v otočné nožové hlavě (přímočarý vratný pohyb) (nůž pro pravý i levý bok zubů) současným otáčením nožové hlavy a obrobku – evolventní boky zubů po zhotovení jednoho zubu – obrobek i nožová hlava do výchozí polohy, obrobek se pootočí o jednu rozteč (dělicí zařízení) zakřivené zuby lepší záběr, menší hlučnost, větší zatížení → automobilový průmysl • zuby zakřivené podle kružnice • zuby zakřivené podle cykloidy (eloidní ozubení) • zuby zakřivené podle evolventy (paloidní ozubení)
6
